อุปกรณ์กระบวนการเซมิคอนดักเตอร์: การผลิตแผ่นเวเฟอร์

ขั้นตอนการเตรียมเวเฟอร์: การเปลี่ยนทรายให้เป็นเวเฟอร์ซิลิคอนซึ่งสามารถแกะสลักเส้นได้ต้องใช้กระบวนการที่ซับซ้อนและยาวนาน ข่าวนี้มุ่งเน้นไปที่กระบวนการต่อไปนี้: การทำให้ซิลิคอนบริสุทธิ์ การดึงคริสตัล การตัด การขัดเงา ไปจนถึงการผลิตเวเฟอร์ซิลิคอนที่ใช้งานได้ และรายละเอียดบางส่วนของกระบวนการหลัก เนื้อหาหลักคือการแนะนำกระบวนการ วัตถุประสงค์ของกระบวนการ และการสร้างอุปกรณ์

ขั้นแรกให้ดูข้อมูลเวเฟอร์พื้นฐานและเส้นทางกระบวนการ

ขนาดเวเฟอร์หลักคือเวเฟอร์ซิลิคอน 4 "และ 6" และการใช้งานในปัจจุบันของเวเฟอร์ซิลิคอน 8 "และ 12" กำลังขยายตัว เส้นผ่านศูนย์กลางเหล่านี้คือ 100 มม., 150 มม., 200 มม., 300 มม. การเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนช่วยลดต้นทุนการผลิตชิปตัวเดียว

อุปกรณ์เตรียมเวเฟอร์หมายถึงวัสดุโพลีซิลิคอนบริสุทธิ์ในเส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวหนึ่งของวัสดุแท่งผลึกเดี่ยวของซิลิคอน จากนั้นจึงนำวัสดุแท่งผลึกเดี่ยวของซิลิคอนผ่านชุดของการประมวลผลทางกล การบำบัดทางเคมี และกระบวนการอื่น ๆ ลงในแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนหรือซิลิกอน epitaxis แผ่นเวเฟอร์ที่ตรงตามข้อกำหนดด้านความแม่นยำทางเรขาคณิตและข้อกำหนดด้านคุณภาพพื้นผิว เพื่อให้มีซับสเตรตซิลิกอนที่จำเป็นสำหรับอุปกรณ์การผลิตชิป

กระบวนการทั่วไปในการเตรียมเวเฟอร์ซิลิคอนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางน้อยกว่า 200 มม. มีดังต่อไปนี้:

การเจริญเติบโตของผลึกเดี่ยว → การตัด → การกลิ้งเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก → การหั่น → การลบคม → การบด → การแกะสลัก → การดูดซับสิ่งเจือปน → การขัด → การทำความสะอาด → epitaxy → บรรจุภัณฑ์

1,ลักษณะของวัสดุซิลิกอน

ซิลิคอนเป็นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์เนื่องจากมีเวเลนซ์อิเล็กตรอน 4 ตัว และตั้งอยู่ร่วมกับองค์ประกอบอื่นๆ ในกลุ่ม IVA ของตารางธาตุ จำนวนเวเลนซ์อิเล็กตรอนในซิลิคอนจะอยู่ตรงกลางของตัวนำที่ดี (1 วาเลนซ์อิเล็กตรอน) และฉนวน (8 วาเลนซ์อิเล็กตรอน)

2,การทำให้บริสุทธิ์ของซิลิคอน

ซิลิคอนบริสุทธิ์ไม่สามารถพบได้ในธรรมชาติ และจะต้องทำให้บริสุทธิ์และทำให้บริสุทธิ์จึงจะกลายเป็นซิลิคอนบริสุทธิ์ที่จำเป็นสำหรับการผลิต มักพบในซิลิกา (ซิลิคอนออกไซด์หรือ SiO2) และซิลิเกตอื่นๆ ต้องทำให้ซิลิคอนบริสุทธิ์ก่อนจึงจะนำไปใช้ทำชิปได้

3,คการดึงคริสตัล

กระบวนการทำซิลิคอนโมโนคริสตัลไลน์จากโพลีคริสตัลไลน์ซิลิคอนส่วนใหญ่แบ่งออกเป็น CZ และ FZ ปัจจุบันเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ส่วนใหญ่ผลิตโดยวิธี czochralase วิธี Czochralski (Czochralski) สำหรับโลหะผลึกเดี่ยวถูกประดิษฐ์ขึ้นโดย Cekolowski ในปี 1916 วิธีการดึงนาฬิกาด้วยซิลิคอนแบบโมโนคริสตัลไลน์ประกอบด้วยการหลอม การเชื่อม การดึงคอ การวางไหล่ การกลึงไหล่ การขยายเส้นผ่านศูนย์กลางเท่ากัน และขั้นตอนการตกแต่งขั้นสุดท้าย

4,การหลอมเวเฟอร์ซิลิคอน

ผลของเตาหลอม: หมายถึงอุปกรณ์ในกระบวนการในสภาพแวดล้อมของไฮโดรเจนหรืออาร์กอน อุณหภูมิในเตาเผาจะเพิ่มขึ้นเป็น 1,000 ~ 1200 ° C และออกซิเจนใกล้พื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิคอนขัดเงาจะระเหยจากพื้นผิวผ่านความร้อน การเก็บรักษาและการทำความเย็นเพื่อให้การตกตะกอนของออกซิเจนเป็นชั้น ๆ ข้อบกพร่องเล็ก ๆ บนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนจะถูกละลาย ปริมาณของสิ่งสกปรกที่อยู่ใกล้พื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิกอนจะลดลง ข้อบกพร่องจะลดลง และพื้นที่ที่ค่อนข้างสะอาด เกิดขึ้นบนพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน

เนื่องจากท่อเตาหลอมของเตาหลอมมีอุณหภูมิสูงจึงเรียกว่าเตาที่มีอุณหภูมิสูง กระบวนการหลอมแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอนเรียกอีกอย่างว่าการดูดซับสิ่งเจือปนในอุตสาหกรรม

เตาหลอมเวเฟอร์ซิลิคอนแบ่งออกเป็น:

· - เตาหลอมแนวนอน

· - เตาหลอมแนวตั้ง

· - เตาหลอมแบบรวดเร็ว

5,ชิ้นแท่งซิลิคอน

ส่วนหัวและส่วนท้ายของแท่งโลหะถูกตัดออกและทดสอบขนาด (เพื่อกำหนดพารามิเตอร์กระบวนการสำหรับการประมวลผลในภายหลัง) ปัจจุบันวิธีการที่นิยมใช้กันมากขึ้นคือการตัดลวดหลายเส้น ซึ่งมีประสิทธิภาพและคุณภาพการตัดที่ดีกว่า

การตัดแบบลวดหลายเส้นเป็นวิธีการตัดแบบใหม่ที่นำสารกัดกร่อนเข้าไปในพื้นที่การประมวลผลเซมิคอนดักเตอร์เพื่อเจียรผ่านการเคลื่อนที่แบบลูกสูบความเร็วสูงของลวดโลหะ และวัสดุที่แข็งและเปราะเช่นเซมิคอนดักเตอร์จะถูกตัดออกเป็นหลายร้อยแผ่นที่ ในเวลาเดียวกัน เครื่องตัดหลายลวด CNC ได้ค่อยๆ เข้ามาแทนที่การตัดวงกลมด้านในแบบดั้งเดิม กลายเป็นวิธีหลักในการประมวลผลการตัดแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน

6,ขอบกลมและพื้นผิวเจียร

เมื่อตัดแท่งโลหะเป็นแผ่นเวเฟอร์ มันจะเกิดขอบคม โดยมีขอบ เสี้ยน รอยแตก รอยแตกเล็กๆ หรือข้อบกพร่องอื่นๆ รูปร่างขอบและเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอกของแผ่นเวเฟอร์จำเป็นต้องได้รับการปรับเพื่อหลีกเลี่ยงอิทธิพลของการแตกร้าวที่ขอบต่อความแข็งแรงของแผ่นเวเฟอร์ สร้างความเสียหายให้กับพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ และนำอนุภาคมลพิษมาสู่ขั้นตอนหลังกระบวนการ กระบวนการเจียรจะขจัดรอยเลื่อยและการแตกหักของพื้นผิวเวเฟอร์ในระหว่างการตัด เพื่อให้พื้นผิวของเวเฟอร์ได้ผลลัพธ์ตามที่ต้องการ

7,การแกะสลัก

สารละลายเคมีใช้ในการกัดเซาะชั้นที่เสียหายบนพื้นผิวแผ่นเวเฟอร์ที่เกิดจากแรงดันในกระบวนการผลิต

8,ขัด

การขัดแผ่นเวเฟอร์โดยใช้สารละลายละเอียดพิเศษ (เส้นผ่านศูนย์กลางอนุภาค 10~100 นาโนเมตร ประกอบด้วย Al2O3, SiO2 หรือ CeO2) ผสมผสานกับแรงดัน การกัดเซาะ วิธีทางกล และทางเคมีในการขัดผิวเวเฟอร์ระหว่างปะเก็นที่หมุนได้ทั้งสอง เพื่อให้ได้พื้นผิวเรียบที่ดีเยี่ยม .

กระบวนการขัดเงา (ต่อไปนี้จะเรียกว่าวิธีการขัดเงา) สามารถแบ่งออกได้เป็น 3 ประเภทตามหลักการตามการกระทำระหว่างน้ำยาขัดกับพื้นผิวของแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน

1.การขัดเงาแบบกลไก

ปัจจุบันวิธีการขัดด้วยเครื่องจักรโดยทั่วไปไม่ได้ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมอีกต่อไป

2.การขัดเงาด้วยสารเคมี

ในการผลิตทางอุตสาหกรรม การขัดเงาด้วยสารเคมีมักจะใช้เป็นการเตรียมผิวก่อนการขัดเงาเท่านั้น แทนที่จะเป็นกระบวนการขัดเงาเพียงอย่างเดียว

3.วิธีการขัดเงาเชิงกลด้วยเคมี(ซีเอ็มพี)

วิธีการขัดเชิงกลด้วยเคมีใช้เอฟเฟกต์สองประการของการขัดของเหลวบนพื้นผิวของการบดเชิงกลด้วยเวเฟอร์ซิลิคอนและการกัดกร่อนของสารเคมี และมีข้อดีของการขัดเชิงกลและการขัดด้วยสารเคมี CMP เป็นหนึ่งในเทคโนโลยีที่อุตสาหกรรมพัฒนาขึ้นเพื่อผลิตเวเฟอร์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ และเป็นวิธีขัดที่ใช้กันมากที่สุดในอุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์สมัยใหม่

9,การทำความสะอาด

ทำความสะอาดเวเฟอร์อย่างทั่วถึงด้วยสารเคมีบริสุทธิ์พิเศษเพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนออกจากกระบวนการ

10,การตรวจสอบ

ด้วยการตรวจสอบด้วยแสง ตรวจสอบให้แน่ใจว่าขนาดเวเฟอร์ รูปร่าง พื้นผิว ความเรียบ และตัวบ่งชี้ทางเทคนิคอื่นๆ ตรงตามข้อกำหนด

Fountyl Technologies PTE Ltd มุ่งเน้นไปที่อุตสาหกรรมการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ ผลิตภัณฑ์หลัก ได้แก่: Pin chuck, หัวจับเซรามิกที่มีรูพรุน, เอฟเฟกต์ปลายเซรามิก, คานสี่เหลี่ยมเซรามิก, แกนหมุนเซรามิก ยินดีต้อนรับสู่การติดต่อและการเจรจา！